光伏太阳能电池厂房空调系统的改革

· 492· 制冷与空调 2012 年文章编号： 1671-6612（ 2012） 05-492-03光伏太阳能电池厂房空调系统的改革王建华 1 马艳蓉 1 何国欣 2（ 1. 中电投西安太阳能电力有限公司 西安 710061； 2. 陕西新陆设计有限责任公司 西安 710054） 【摘 要】 在当今能源日趋紧张、环境压力日趋增大的情况下，可再生能源受到各国政府的日益重视，太阳能作为一种永续利用的清洁能源，其开发和利用已成为各国可持续发展战略的重要组成部分。太阳能电池产业也成为世界快速、 稳步发展的朝阳产业之一， 最近 10 年世界太阳能电池及组件生产的年平均增长率达到 40%，最近 5 年的年平均增长率达到 45%，并将维持几十年的快速增长，技术工艺改进日新月异，与其配套的太阳能厂房空调系统也受到越来越多的人重视，如果能够设计一种无论厂房工艺设备动力需求如何变化， 只需略加调整就可继续满足新工艺条件下的空调系统，将会为企业赢得时间的优势，提高企业的市场竞争力。 【关键词】 光伏太阳能；空调系统；改革 中图分类号 TK01+9 文献标识码 AThe Reform of the Air-conditioning System of the Photovoltaic Solar Cell Factory Wang Jianhua1 Ma Yanrong1 He Guoxin 2( 1.CPI Xi an Solar Power Co., Ltd, Xi an, 710061; 2.Shanxi XinLu Design Co., Ltd, Xi an, 710054 ) 【 Abstract 】 Under the background of that the energy is increasingly strained and the environmental pressure has beening increased, the renewable energy has been gradually concerned by all governments. As a clean energy of permanent utilization, the solar energy ’ s development and utilization has become an important part of different countries. Also, the Solar Cell Industry has become one of the sunrise industries of fast and steady development. In the recent 10 years, the average annual rate of growth of the solar cell and component production has reached to 40%, which has reached 45% in the recent 5 years, and it will keep high-speed. The technique and technology changes quickly, whose matching the air conditioning system of the photovoltaic solar cell factory has been gradually concerned. If we can design an air-conditioning system, which can satisfied that under the new process one only needs adjusted slightly, whatever the demand of the process equipment and dynamic condition how to change. That will gain the advantage of time for the enterprise, and improve its market competitiveness. 【 Keywords 】 Photovoltaic Solar Energy (PV); air conditioning; reform 作者（通讯作者）简介：王建华（ 1984-） ，男，工学学士， E-mail ： wangjianhua@cese2.com 收稿日期： 2011-08-220 引言 胡锦涛主席在中国科学院第十五次院士大会（ 2010 年 6 月 7 日）报告中讲到：当前，要重点在科技发展上作出努力，争取尽快取得突破性进展。一定要大力发展能源资源开发利用科学技术，积极发展可再生能源和新型、 安全、 清洁替代能源，形成可持续的能源资源体系， 切实保障我国能源资源有效供给和高效利用， 使我国能源资源产业具有国际竞争力。太阳每年放出的能量总功率为 3.8 × 1026W，太阳一年中到达地球的能量够全人类用上百年。 一年中人类在地球上可收集的太阳光为 1× 1015W， 人类第 26 卷第 5 期2012 年 10 月制冷与空调Refrigeration and Air Conditioning Vol.26 No.5 Oct. 2012.492～ 494第 26 卷第 5 期 王建华，等光伏太阳能电池厂房空调系统的改革 · 493·一年消费的能量约 1.3 × 1013W ，除了太阳能的资源广泛性的充足性，利用太阳能发电还具有具有火电、水电、核电所无法比拟的清洁性、安全性，太阳能无疑是符合可持续发展战略的理想的绿色能源。1 太阳能光电技术 半导体在太阳光的照射下产生电位差的现象称为光伏效应， 太阳能发电就是利用这个原理， 因此也称为光伏发电。 光伏发电利用半导体器件将太阳能转换为电能， 具有安全可靠、 无噪声、 无污染、无需燃料、无机械转动部件等优点。图 1 2010 -2020 年我国光伏发电新增装机及累计装机预测Fig.1 The prediction of the newly and installed capacity of PV in our country 我国人口众多， 在高速增长的经济环境下， 能源供应面临很大危机；同时我国还有环保的压力，最大限度地开发利用太阳能是新能源利用的发展方向。由于我国西部人口密度小，居住分散，同时拥有丰富的太阳能资源； 另外， 我国有着大片的沙漠，沙漠化土地总计约 120 万平方公里， 1 平方公里土地可以安装 100MW 太阳能电池。 同时根据我国国家可再生能源中长期发展规划： 太阳能光伏发电、太阳能电池用硅锭 /硅片以及高效低成本太阳能电池组件及系统控制部件的产业化成为可再生能源和新能源高技术产业化专项支持的重点领域之一， 我国光伏发电装机容量在逐年递增， 发展形势良好（见图 1） 。但太阳能光伏发电其中也存在一些制约因素 ,如当前成本高不受地方重视（每瓦特大约需要 20元人民币） 、政策不稳定、缺乏核心技术、生产设备与国外差距非常大（ 10 年）等，未来的光伏产业存在着诸多不确定的因素，但大趋势不会改变。2 太阳能电池工艺的改革2007 年开始，光伏行业蓬勃发展，诸多光伏企业如雨后春笋般涌现， 随着市场的优胜劣汰， 各企业的竞争逐渐回归到实力与技术的竞争， 如何更新现有工艺设备， 提高转化效率， 缩短与外国先进水平的差距成为关键。此时，我们发现，工艺设备更新后，与之相对应的动力需求变化使得整个厂房的安装工程不得不进行大规模地调整， 时间就是效益， 外围动力的技术改造严重地影响到了整个生产。经过多次的探索与实践， 我总结出一种太阳能厂房空调系统的安装工艺， 在此工艺条件下， 无论厂房工艺设备动力需求如何变化，无需大动干戈，只需略加调整就可继续满足新工艺条件下的动力需求，使得生产得以延续。3 光伏太阳能电池厂房空调系统的传统设计 以单面电池生产车间空调系统为例简单介绍一下光伏太阳能电池厂房空调系统的传统设计。 车间主要工艺设备及动力条件如下（表 1） 。表 1 车间主要工艺设备及动力条件Table 1 The main process equipment and dynamic condition of the workshop 设备排风设备名称 房间洁净度要求 温度（℃） 相对湿度（ %）热排风 碱排风 酸排风 有机排风 燃烧排风清洗制绒设备 10000 25± 2 50± 10 -- √ -- -- -- 扩散炉 10000 24± 3 50± 10 √ -- √ -- -- 去 PSG 设备 10000 24± 3 50± 10 -- √ √ -- -- PECVD 及附属设备 10000 23 ± 3 50 ± 10 √ -- -- -- √丝网印刷及检测分选设备 100000 25± 2 50± 10 -- -- -- √ --快速烧结 100000 25± 2 50± 10 √ -- -- -- -- · 494· 制冷与空调 2012 年对 电 池 车 间 采 用 新 风 经 过 新 风 空 调 机 组（ MAU ） 热湿处理后， 通过高效送风口送至洁净房间保证房间的正压、 人员新风量及房间的湿度要求，来自回风夹道的回风经过洁净吊顶内水冷吊装小循环机组（ RCU ）热湿处理，通过高效送风口送至洁净房间，以保证房间的洁净度和房间温度（图 2） 。工艺排风有一般热排风、酸排风、碱排风、有机排风和硅烷燃烧尾气排风等， 在混凝土屋面上设置离心风机用于热排风，直接排放。酸碱排风、有机排风经布置在屋面的酸碱洗涤塔及活性炭吸附塔后，高于地面 25 米排放，风机一用一备；硅烷排风经屋面硅烷处理装置处理后再经过废气处理塔处理后，高于地面 25 米排放，风机一用一备。图 2 传统光伏太阳能电池厂房空调系统Fig.2 Traditional air conditioning system of the photovoltaic solar cell factory 此空调系统可满足车间工艺设备洁净度及温湿度要求，但存在一些不利因素，如：新风直接送入房间，因送风温度较低，容易结露；小循环风机排布受到其接送回风管及吊顶空间的限制， 无法达到理想的空间排布， 大大增加后期的工艺技术改造难度。 4 改革后光伏太阳能电池厂房空调系统 改革后的空调系统（图 3）依然采用新风空调机组（ MAU ）加水冷吊装小循环机组的模式，整个吊顶设计为送回风静压箱， 由于电池车间对洁净度要求相对较低， 吊顶内墙壁刷一层环氧涂料即可形成满足要求的静压箱。新风不再直接送入车间，而是送入吊顶内， 吊装小循环机组不再受接送回风管的限制， 可均匀地布置在静压箱内。 吊顶高效风口不再区分新风送风口或者是小循环机组送风口。图 3 改革后的光伏太阳能电池厂房空调系统Fig.3 Air conditioning system of the photovoltaic solar cell factory after the reformation 5 结论 随着企业的发展， 必然进行工艺设备更新或车间产能扩张， 新设备的工艺排气量及种类会有较大幅度地调整， 相应的新风负荷也要发生变化， 若是采用以前的空调系统（图 2） ，新风系统管路及吊顶上新风口数量就要发生变化， 水冷吊装小循环机组 （ RCU ） 及其对应的风口数量也要发生变化， 许多 新 风 口 可 能 被 改 造 为 水 冷 吊 装 小 循 环 机 组（ RCU ） 的送风口， 改造的工作量相当大， 甚至可能会全部拆除重新安装， 改造工期较长， 不利于企业生产发展。若是采用改良后的空调系统（图 3） ，工艺设备更新或车间产能扩张后， 只需要相应增减新风机组及水冷吊装小循环机组 （ RCU） 的数量即可， 无需对吊顶及风管做任何调整， 同时也解决了送风温度较低时的结露问题。 为企业生产节省了大量宝贵时间，提高了企业的市场竞争力。科学技术是第一生产力， 对于企业来说， 时间就是效益，目前，美国 First solar 、无锡尚德等国内外著名的光伏企业， 其厂房均采用了原理图 2 所示的空调系统以适应快速发展的光伏太阳能行业。参考文献：[1] 赵争鸣 ,刘建政 ,孙晓瑛 .太阳能光伏发电及其应用 [M].北京 :科学出版社 ,2005. [2] GB50019 - 2003,通风与空气调节设计规范 [S]. 北京 :中国计划出版社 ,2003. （下转第 510 页）· 510· 制冷与空调 2012 年影响的研究 [J].制冷 ,2007,26(4):16- 19. [40] 刘志强 ,沈胜强 ,李素芬 .喷射器一维设计理论的研究进展 [J].热能动力工程 ,2001,16(3):229 -232. [41] Sriveerakul T, Aphornratana S, Chunnanond K. Performance prediction of steam ejector using computational fluid dynamics:Part 2.Flow structure of a steam ejector influenced by operating pressures and geometries[J]. International Journal of Thermal Sciences, 2007,46(8):823 - 833. [42] pianthong K, Seehanam W, Behnia M, et al. Investigation and improvement of ejector refrigeration system using computational fluid dynamics technique[J]. Energy Conversion and Management, 2007,48: 2556- 2564. [43] 李维 ,尹述平 ,赵亚新 .实现余热锅炉蒸气升级利用的喷射器性能研究 [J]. 南京建筑工程学院学报 ,2002,(1): 37- 43. [44] 李海军 ,沈胜强 ,张博 .蒸汽喷射器内二维流场的数值模拟研究 [J].热科学与技术 ,2004,(4):353- 357. [45] Chang Y J, Chen Y M. Enhancement of a steam-jet refrigeration using a novel application of the petal nozzle[J]. Experimental Thermal and Fluid Science, 2000,22:203- 211. [46] 祝金丹 ,张少维 ,桑芝富 .采用新型喷嘴结构的蒸汽喷射器性能 [J].石油化工设备 ,2006,(l):15 - 18. [47] 卢允庄 ,王如竹 ,李春华 ,等 .固体吸附 - 蒸汽喷射式联合制冷循环热力分析 [J]. 化工学报 ,2002,53(7):695 - 699. [48] 李春华 ,王如竹 ,卢永庄 .太阳能固体吸附 - 喷射制冷联合 循 环 系 统 研 究 [J]. 工 程 热 物 理 学 报 ,2001,22(4): 414-416. [49] 郑爱平 ,刘世轩 ,张秀丽 .利用汽车冷却废热驱动的喷射式汽车空调器 [J].中国制冷学会 2007 学术年会论文集 ,2007:671- 674. [50] 施明恒 ,蔡晖 ,王兴春 .热管喷射式空调系统中喷射器的研究 [J]. 工程热物理学报 ,2005,26(6):918-920. [51] 施明恒 ,王兴春 ,蔡晖 .毛细驱动蒸汽喷射式制冷系统的研究 [J]. 工程热物理学报 ,2004,25(5):745-748. [52] 杨瑞 ,陈威 ,孙祯 .毛细泵循环喷射式制冷系统毛细力的研 究 [J]. 上 海 市 制 冷 学 会 2009 年 学 术 年 会 论 文集 ,2009:246- 250. [53] 田琦 ,张于峰 ,王觉荣 ,等 .新型太阳能喷射与电压缩联合制冷系统研究 .太阳能学报 .2005,26(6):842 - 846. [54] 彭望明 ,刘志强 ,徐爱祥 .两级喷射式太阳能制冷系统的压缩比研究 [J]. 热科学与技术 ,2009,8(3):254- 260. [55] 李征宇 ,赵建华 ,赵宗昌 .喷射式氨—水吸收制冷系统的研究 [J]. 节能技术 ,2010,28(3):241- 245. [56] 程波 ,杜垲 .双级喷射热泵与吸收式制冷的复合循环 [J].流体机械 ,2005,33(2):50 - 53. [57] 胡中元 ,舒水明 ,刘合心 .一种新的带喷射器的节能空调系统 [J]. 能源技术 ,2007,28(1):49- 51. （上接第 494页）[3] 林安中 ,王斯成 .国内外太阳电池和光伏发电的进展与前景 [J]. 太阳能学报 ,1999,(特刊 ):68-74．[4] 梁祥莹 .太阳能－地源热泵式空调系统的研究 [D]. 安徽 :合肥工业大学 ,2009. [5] 刘京华 ,庄向东 ,景丹阳 .太阳光伏与建筑集成化及发展前景（综述） [J].河北省科学院学报 ,2000,17(1):62- 64. [6] 西安光伏产业项目筹建处 .太阳电池制作及生产线相关汇报 [R]. 西安 : 中电投西安太阳能电力有限公司 , 2010. [7] 陆耀庆 .供暖通风设计手册 [M]. 北京 :中国建筑工业出版社 ,1987. [8] 成建宏， 李燕， 刘猛 .制冷空调能效标准和节能政策措施的影响分析 [J]. 制冷与空调 , 2010,12(6):1 - 4.